联醇和单醇生产的精脱硫技术

联醇和单醇生产的精脱硫技术 ——甲醇催化剂的寿命与生产强度

孔渝华 王先厚 李仕禄 雷 军 李木林 张清建 陈 健 王贤超

（国家气体净化剂重点工业基地）

（湖北省化学研究院气体净化中心 武汉，430074）

摘要：介绍了在联醇、单醇生产中不同精脱硫技术方案的使用，10多年来应用精脱硫技术后单塔联醇催化剂的寿命与生产强度均提高5~10倍，2006年单塔联醇催化剂又创寿命4年4个月与生产强度9270吨甲醇/m3催化剂的最好记录，同时对我国甲醇催化剂的寿命，生产强度与国外先进水平存在的；较大差距提出应对措施。 关键词：精脱硫 甲醇催化剂 寿命 生产强度

我中心开发的以JTL-1（即“夹心饼”工艺）、JTL-4、JTL-5三种精脱硫工艺为核心的常

温精脱硫新技术，经10多年，600多套联醇、单醇装置的应用，已经取得巨大的工业应用效果，发表20多篇论文，获得中国专利17项。本文介绍联醇、单醇生产中的精脱硫技术、甲醇催化剂的使用效果（寿命、生产强度）及其与国外先进水平的差距和应对措施。

1 联醇与单醇生产的精脱硫技术

1.1 联醇生产的精脱硫技术

联醇生产精脱硫装置可放在变换气或脱碳气中，与变换气相比，脱碳气的气量减少约20%，

其硫含量显著降低，CO2含量低（~0.2%）以致可消除其对精脱硫剂硫容的不利影响。这些因素均可使精脱硫剂的装填量减少，寿命延长，故目前绝大多数联醇生产的精脱硫装置是放在脱碳气中。JTL-1、JTL-4、JTL-5精脱硫工艺的选择主要决定于原料煤种及脱碳方式（见表1），它们的应用数据及其效果过去已有很多论文介绍，可参考有关文献[1]。

表1 联醇生产中精脱硫工艺的选择

1.2 单醇生产的精脱硫技术：EH-2中温耐硫水解催化剂+JTL-1夹心饼工艺

单醇生产中CO变换和CO2脱碳是部份变换（出口CO为18~22%）和部份脱碳（出口CO2为1~4%）。因CO变换率（~30%）大幅度降低，导致变换气中有机硫COS含量增加约10倍，高达30~100ppm，不仅会污染脱碳溶液，还因CO2脱除率降低而导致脱碳气中有机硫（主要是COS）含量增高，加重了脱碳后常温精脱硫的负荷，这是与联醇生产的重要区别。因此在单醇生产中，不论采用Fe-Cr中变催化剂还是Co-Mo宽变催化剂、不论采用何种脱碳工艺、为脱除较高含量的有机硫COS，多数厂均采用由变换气中加设的EH-2中温耐硫水解催化剂与脱碳后设置的JTL-1“夹心饼”工艺组成的精脱硫技术，取得满意的效果。 精脱硫工艺流程示意图如下:

EH-2中温耐硫水解催化剂的使用位置有二种方案：

1） EH-2催化剂放在变换炉后面的适宜位置（即变换炉外），类似于“中变串低变工艺”中的炉外串联使用模式，如上述流程示意图。

2） EH-2催化剂的位置也可放在变换炉内最后一段，类似于“中变串低变工艺”炉内串联模式，流程示意图如下：

水煤气

或德士古煤气

上述二种方案的作用与效果相同，需要注意的是控制合适的EH-2催化剂使用条件（如操1995年针对鲁南化肥厂10万t甲醇/年项目设计中提出的部份变换后高含量COS的脱除问题，我中心开发新型的EH-2抗硫酸盐化有机硫水解催化剂（后改名为EH-2中温耐硫水解催化剂），列为原中国石油化工总公司的重点项目，于1998年通过该总公司主持的技术鉴定，并获得中国发明专利。表2列出的EH-2中温耐硫水解催化剂的使用数据清楚表明，其COS转化率在200℃时可高达90~95%，接近该工况下的平衡转化率，保证了整个精脱硫工艺的畅通。

表2 EH-2中温耐硫水解催化剂的使用数据 （单位：mgS/Nm3，安阳化肥厂[2]） 作温度为150~200℃）。

2 精脱硫技术保护甲醇催化剂的效果

2.1 联醇生产中甲醇催化剂使用寿命与生产强度的新进展

合成氨联产甲醇是中国独创的工艺，1993年以前，干法脱硫技术落后，联醇催化剂寿命低，仅为2~3个月，生产强度为500~800吨甲醇/m3催化剂，导致这一新工艺的优势得不到体现。表3与图1的数据表明：经过10多年特别是近5年常温精脱硫新技术的应用（加上均温

型内件的配套使用与管理加强等因素），保护甲醇催化剂所取得的业绩最为成功，远远超过原来的预期目标，单塔联醇催化剂的寿命与生产强度都提高了5~10倍，这一重大进展充分证明了联醇工艺对氮肥行业的重要贡献：

1）联产甲醇工艺实现了长周期稳产高产与真正意义的工业化，成为“中国特色，世界水平”与化肥工业史上的创举得到了充分体现。

2）实现了合成氨生产的长周期稳产高产并有重大的节能降耗作用。 3）对中小化肥厂产品结构得到有效调整，显著提高经济效益与竞争力。 4）联产一碳化工，成为综合化工企业。 5）促进联氨等新工艺的开发。

2006年前后，联醇生产又创2项最好成绩：一是山东平度化肥厂的单塔联醇催化剂的寿命突破4年，达到4年4个月[3]，接近表4国外单醇催化剂的寿命5年的水平；二是山西丰喜集团的单塔联醇催化剂使用寿命达3年，生产强度为9270吨甲醇/m3催化剂，创联醇历史最高纪录[4]，年减少运行费用181万元，年增产合成氨4500吨，增加产值近1000万元，运行水平居国内最好水平之一。

表3 常温精脱硫新技术保护甲醇催化剂的应用效果（联醇，单塔生产）

注：组成JTL-4新工艺的T102 H2S精脱硫剂与T104有机硫转化吸收型精脱硫剂的寿命均≥3年，个别达5~6年。

5

4

3

2

1

硫后单塔甲醇催化剂的寿命与生产强度（联醇）

（1992年为应用精脱硫前的数据）

图-1 应用精脱

2.2 单醇生产中甲醇催化剂使用寿命与生产强度的新进展

我国以煤为原料低压生产甲醇（单醇）是近10年开始兴起的，低压单醇工艺中甲醇催化剂使用寿命与生产强度的数据见表4

从表4数据可以看出，山东鲁南化肥厂甲醇催化剂的使用创国内最好成绩，寿命达37个月，生产强度达14000t甲醇/m3催化剂[5]，虽与国外的水平有一定差距，但是鲁南等化肥厂生产单醇的历史很短，还不到10年时间，各方面均缺乏经验，图1的结果表明，再经10~20年的努力，我国以煤为原料低压单醇生产中甲醇催化剂的使用完全可能接近或达到国际先进水平。

表4 常温精脱硫新技术在保护甲醇催化剂中的应用效果（单醇，煤制气）

*引自2001年国际氮肥会议论文集

3 甲醇催化剂的寿命，生产强度与国外的差距及应对措施

由表4可知，国外甲醇（单醇，以天然气为原料）催化剂的寿命、生产强度分别达到5年与35000吨甲醇/m3催化剂（2001年数据）。我国煤制气的单醇催化剂的寿命最长为3年1个月，生产强度最高为14000吨甲醇/m3，分别比国外先进水平低2.5与1.6倍；联醇催化剂使用水平比较高，寿命最长已达4年4个月，接近5年，生产强度已达9270，接近10000吨甲醇/m3催化剂。与国外先进水平相比，我国甲醇催化剂的使用在过去的10年中取得了重大进步，但是还有相当的差距。如何使我国甲醇催化剂的使用水平赶上国外先进水平，作者认

为应对的措施有：

3.1 确立“满负荷、长寿命”的生产目标。

有的厂往往抢生产，追求超负荷生产而牺牲甲醇催化剂的寿命。需要强调指出，本文所述的长寿命是指甲醇催化剂在生产满负荷而不是低负荷下的长寿命。甲醇市场有时价格高，甲醇塔小而供不应求，为超负荷，抢效益而加速提温生产（缩短甲醇催化剂寿命）也是可以理解的。从长远看，采取大塔生产似比较合理，可适应市场波动，调节负荷，能保证甲醇催化剂在高负荷下的长 …… 此处隐藏：2693字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……